力检测装置的制作方法

本发明涉及力检测装置。

背景技术：

特开平04-304988号公报(专利文献1)公开了与机械手(robothand)有关的发明，举出了硅橡胶作为构成机械手的指尖的构件(弹性帽)的材质。而近年来，推进了具备可膨胀结构的机械手的开发。使用塑料片形成流体袋，在该流体袋的内部填充空气等流体。

在可膨胀机器人中，这种流体袋用作结构构件、促动器。具备流体袋的可膨胀机器人能由空气压力驱动，与包括金属材料的现有机器人相比能发挥轻型且柔软的特性，因此在健康器械领域、护理器械领域等的应用受到期待。

在健康器械、护理器械的领域中，机器人与人发生机械接触的机会多，因此要求适当地控制可膨胀机器人施加给人的力。例如，在可膨胀机器人对身体数据进行计测或对身体实施按摩的情况下，要求在机器人与身体之间实现适当的机械接触。

在一般的工业用机器人中，通过使用负荷传感器、扭矩传感器等力传感器(力检测装置)，已经实现了力控制。这些力传感器由刚体构成，具有一定的质量。当这些力传感器用于可膨胀机器人时，会阻碍膨胀结构本来具备的轻型和柔软的特征。

特开平04-304988号公报(专利文献1)公开的机械手使用具有空洞的弹性帽来构成机械手的指尖，通过检测空洞的内压来掌握指尖与物体之间产生的接触力。根据该方法，能算出指尖与物体之间产生的接触力中的相对于物体与指尖之间的接触面成为法线方向的力，但是无法算出相对于接触面成为切线方向的力。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：特开平04-304988号公报

技术实现要素：

发明要解决的问题

本发明是鉴于上述实际情况而完成的，目的在于提供一种能算出相对于接触面成为切线方向的力的力检测装置。

用于解决问题的方案

基于本发明的第1方面的力检测装置具备：支撑体；第1流体收纳部和第2流体收纳部，其被上述支撑体支撑，利用片状的构件形成为袋状，并且相互相邻配置；接触部，其配置在上述第1流体收纳部和上述第2流体收纳部与上述支撑体接触的一侧的相反侧，与上述第1流体收纳部和上述第2流体收纳部这两者相邻设置；检测部，其检测上述第1流体收纳部的内压和上述第2流体收纳部的内压；以及运算部，其从上述检测部取得与上述第1流体收纳部的内压和上述第2流体收纳部的内压有关的信息，在从物体对上述接触部施加了外力时，算出在切线方向上作用于上述物体与上述接触部之间的接触面的力，在从上述物体对上述接触部施加了上述外力时，从上述物体施加到上述接触部的上述外力通过上述接触部赋予到上述第1流体收纳部和上述第2流体收纳部这两者，在从上述物体对上述接触部施加了上述外力时，上述运算部基于上述第1流体收纳部的内压与上述第2流体收纳部的内压之间的差，算出在切线方向上作用于上述接触面的上述力。

优选在上述力检测装置中，上述接触部包括在内部收纳有流体的流体袋。

优选在上述力检测装置中，上述第1流体收纳部和上述第2流体收纳部各自包括在内部收纳有流体的流体袋，构成上述第1流体收纳部的上述流体袋、构成上述第2流体收纳部的上述流体袋以及构成上述接触部的上述流体袋相互接合。

优选在上述力检测装置中，构成上述第1流体收纳部的上述流体袋、构成上述第2流体收纳部的上述流体袋以及构成上述接触部的上述流体袋均包含主表面部和位于上述主表面部的外周的外周缘部，构成上述接触部的上述流体袋的上述外周缘部的一部分与分别构成上述第1流体收纳部和上述第2流体收纳部的上述流体袋的上述主表面部的一部分相互接合。

优选在上述力检测装置中，构成上述第1流体收纳部的上述流体袋和构成上述第2流体收纳部的上述流体袋各自通过将2张上述片状的构件的外周缘部彼此接合而形成为袋状，在收缩的状态下分别俯视这些上述流体袋的情况下，各自具有多边形的外形形状。

优选在上述力检测装置中，构成上述第1流体收纳部的上述流体袋和构成上述第2流体收纳部的上述流体袋在收缩的状态下分别俯视这些上述流体袋的情况下各自具有长方形的外形形状。

优选在上述力检测装置中，在2张上述片状的构件的上述外周缘部彼此接合的部分设有用于提高该部分的刚性的加强部。

基于本发明的第2方面的力检测装置具备：具备：支撑体；第1流体收纳部、第2流体收纳部、第3流体收纳部和第4流体收纳部，其被上述支撑体支撑，利用片状的构件形成为袋状，并且相互相邻配置；接触部，其配置在上述第1流体收纳部、上述第2流体收纳部、上述第3流体收纳部和上述第4流体收纳部与上述支撑体接触的一侧的相反侧，与上述第1流体收纳部、上述第2流体收纳部、上述第3流体收纳部和上述第4流体收纳部的全部相邻设置；检测部，其检测上述第1流体收纳部的内压、上述第2流体收纳部的内压、上述第3流体收纳部的内压和上述第4流体收纳部的内压；以及运算部，其从上述检测部取得与上述第1流体收纳部的内压、上述第2流体收纳部的内压、上述第3流体收纳部的内压和上述第4流体收纳部的内压有关的信息，在从物体对上述接触部施加了外力时，算出在切线方向上作用于上述物体与上述接触部之间的接触面的力，在从上述物体对上述接触部施加了上述外力时，从上述物体施加到上述接触部的上述外力通过上述接触部赋予到上述第1流体收纳部、上述第2流体收纳部、上述第3流体收纳部和上述第4流体收纳部的全部，若将上述第1流体收纳部、上述第2流体收纳部、上述第3流体收纳部和上述第4流体收纳部中的2个流体收纳部的内压之和定义为第1内压，将上述第1流体收纳部、上述第2流体收纳部、上述第3流体收纳部和上述第4流体收纳部中的剩下的2个流体收纳部的内压之和定义为第2内压，则在从上述物体对上述接触部施加了上述外力时，上述运算部基于上述第1内压与上述第2内压之间的差，算出在切线方向上作用于上述接触面的上述力。

优选在上述力检测装置中，上述接触部包括在内部收纳有流体的流体袋。

优选在上述力检测装置中，上述第1流体收纳部、上述第2流体收纳部、上述第3流体收纳部和上述第4流体收纳部各自包括在内部收纳有流体的流体袋，构成上述第1流体收纳部的上述流体袋、构成上述第2流体收纳部的上述流体袋、构成上述第3流体收纳部的上述流体袋、构成上述第4流体收纳部的上述流体袋以及构成上述接触部的上述流体袋相互接合。

优选在上述力检测装置中，构成上述第1流体收纳部的上述流体袋、构成上述第2流体收纳部的上述流体袋、构成上述第3流体收纳部的上述流体袋、构成上述第4流体收纳部的上述流体袋以及构成上述接触部的上述流体袋均包含主表面部和位于上述主表面部的外周的外周缘部，构成上述接触部的上述流体袋的上述外周缘部的一部分与分别构成上述第1流体收纳部、上述第2流体收纳部、上述第3流体收纳部和上述第4流体收纳部的上述流体袋的上述主表面部的一部分相互接合。

优选在上述力检测装置中，构成上述第1流体收纳部的上述流体袋、构成上述第2流体收纳部的上述流体袋、构成上述第3流体收纳部的上述流体袋和构成上述第4流体收纳部的上述流体袋各自通过将2张上述片状的构件的外周缘部彼此接合而形成为袋状，在收缩的状态下分别俯视这些上述流体袋的情况下，各自具有多边形的外形形状。

优选在上述力检测装置中，构成上述第1流体收纳部的上述流体袋、构成上述第2流体收纳部的上述流体袋、构成上述第3流体收纳部的上述流体袋和构成上述第4流体收纳部的上述流体袋在收缩的状态下分别俯视这些上述流体袋的情况下各自具有长方形的外形形状。

优选在上述力检测装置中，在2张上述片状的构件的上述外周缘部彼此接合的部分设有用于提高该部分的刚性的加强部。

发明效果

上述力检测装置具备多个流体收纳部，因此在从物体对接触部施加了外力时，能基于在多个流体收纳部彼此之间产生的内压的差，算出相对于接触面成为切线方向的力。

附图说明

图1是示出参考技术中的力检测装置10的俯视图。

图2是示出参考技术中的力检测装置10等的截面图。

图3是示出参考技术中的力检测装置10等的功能构成的框图。

图4是关于参考技术中的验证实验1，示出流体袋bs的内压的推移的坐标图。

图5是关于参考技术中的验证实验1，示出作用于接触面cs的接触力fx、fy、fz的推移(均为多项式)的坐标图。

图6是关于参考技术中的验证实验2的坐标图。

图7是示出实施方式1中的力检测装置11的俯视图。

图8是示出实施方式1中的力检测装置11中具备的流体袋bs、b1、b2的立体图。

图9是示出实施方式1中的力检测装置11等的截面图。

图10是用于说明实施方式1中的运算部c所参照的函数的坐标图。

图11是关于实施方式的验证实验1的z轴方向，示出在进行规定动作的期间得到的时间与力的关系的坐标图。

图12是关于实施方式的验证实验1的y轴方向，示出在进行规定动作的期间得到的时间与力的关系的坐标图。

图13是关于实施方式的验证实验2的z轴方向，示出在进行规定动作的期间得到的时间与力的关系的坐标图。

图14是关于实施方式的验证实验2的y轴方向，示出在进行规定动作的期间得到的时间与力的关系的坐标图。

图15是关于实施方式的验证实验3(两端固定)，示出在进行规定动作的期间得到的时间与力的关系的坐标图。

图16是关于实施方式的验证实验3(两端固定)，示出在进行规定动作的期间得到的时间与力的关系的另一坐标图。

图17是关于实施方式的验证实验3(中央固定)，示出在进行规定动作的期间得到的时间与力的关系的坐标图。

图18是关于实施方式的验证实验3(中央固定)，示出在进行规定动作的期间得到的时间与力的关系的另一坐标图。

图19是示出实施方式2中的力检测装置12的截面图。

图20是示出实施方式3中的力检测装置13的截面图。

图21是用于说明实施方式3中的力检测装置13的作用和效果的坐标图。

图22是示出实施方式4中的力检测装置14的截面图。

图23是关于实施方式的验证实验4，示出将初始压力设定为7.5kpa时的压力与力的关系的坐标图。

图24是关于实施方式的验证实验4，示出将初始压力设定为3.0kpa时的压力与力的关系的坐标图。

图25是示出实施方式5中的力检测装置15的俯视图。

图26是示出实施方式5中的力检测装置15等的截面图。

图27是关于实施方式的验证实验5的x轴方向，示出在进行规定动作的期间得到的时间与力的关系的坐标图。

图28是关于实施方式的验证实验5的y轴方向，示出在进行规定动作的期间得到的时间与力的关系的坐标图。

图29是关于实施方式的验证实验5的z轴方向，示出在进行规定动作的期间得到的时间与力的关系的坐标图。

图30是示出实施方式的验证实验6的实验条件的图。

图31是示出实施方式的验证实验6中利用的长方形的流体袋的俯视图。

图32是示出实施方式的验证实验6中利用的正三角形的流体袋的俯视图。

图33是示出实施方式的验证实验6中利用的正方形的流体袋的俯视图。

图34是示出实施方式的验证实验6中利用的正五边形的流体袋的俯视图。

图35是关于实施方式的验证实验6的结果，示出流体袋的主表面部的位移量与流体袋的内部压力的变化的关系的图。

图36是关于实施方式的验证实验6的结果，示出赋予到流体袋的主表面部的外力与流体袋的内部压力的变化的关系的图。

图37是关于实施方式的验证实验6的结果，示出流体袋的主表面部的位移量与赋予到流体袋的主表面部的外力的关系的图。

具体实施方式

[参考技术]

(力检测装置10)

在针对各实施方式进行说明之前，参照图1～图6说明参考技术中的力检测装置10。图1是示出力检测装置10的俯视图，图2是示出力检测装置10等的截面图，图3是示出力检测装置10等的功能构成的框图。在图2、图3中，除了力检测装置10以外，还图示出了用于验证力检测装置10的性能的验证用装置20。

如图1～图3所示，力检测装置10包括控制部1、显示部2(图3)、压力调整器3(图3)、流体袋bs、支撑体6(图1、图2)以及压力传感器s。控制部1包含运算部c，例如通过接受来自外部的输入信号，从而控制压力调整器3的动作，或者将由运算部c算出的值显示于显示部2。控制部1和显示部2能由微型计算机、pc等构成。

流体袋bs是通过将片状的构件4、5(图1、图2)相互贴合而构成的。片状的构件4、5具有相同的形状。举例说明的话，宽度w为100mm，长度d为100mm，材质为聚乙烯等塑料。

片状的构件4、5各自具有主表面部m和位于主表面部m的外周的外周缘部n。流体袋bs通过将片状的构件4、5的外周缘部n彼此接合而形成为袋状。在流体袋bs的内部形成有封闭的空间ts，利用压力调整器3向空间ts内填充流体(典型的是空气等气体)。

压力传感器s收纳于流体袋bs内。压力传感器s检测流体袋bs(空间ts)的内压。压力传感器s能使用欧姆龙株式会社制造的绝对压力传感器“2smpb-01(压力测定范围：30kpa～110kpa)”。在流体袋bs的周缘的一部分设有接口bp，压力传感器s和控制部1能通过该接口bp连接。

流体袋bs内的空间ts和压力调整器3也构成为通过该接口bp而连通。图1、图2所示的压力传感器s配置在流体袋bs的内部，与压力调整器3独立地构成。压力传感器s只要能检测流体袋bs(空间ts)的内压即可，可以配置在流体袋bs的外部，也可以作为压力调整器3的功能的一部分而组装在压力调整器3中。

流体袋bs以使片状的构件5与支撑体6接触的方式配置在支撑体6上。支撑体6例如是构成可膨胀机器人的骨格的结构构件。为了在流体袋bs(片状的构件4)受到外力时流体袋bs(片状的构件5)不致在支撑体6的表面上滑动，可以在流体袋bs(片状的构件5)与支撑体6之间设有硅片、粘接剂等。

在流体袋bs(片状的构件5)与支撑体6之间的摩擦力足够大的情况下、或者流体袋bs的位置被任意的固定手段固定从而即使流体袋bs(片状的构件4)受到外力也不会使流体袋bs(片状的构件5)在支撑体6的表面上滑动的情况下，也能构成为在它们之间不设有硅片、粘接剂等。

(验证实验1)

说明用于验证如上构成的力检测装置10的性能的实验。实验中使用的验证用装置20(图2、图3)具备控制部21、显示部22、支柱23、24、轨道25、滑块26、力觉传感器p。

支柱23、24被固定在支撑体6上。轨道25悬架在支柱23、24之间，构成为能在接近支撑体6上的流体袋bs的方向(z轴正方向)和远离流体袋bs的方向(z轴负方向)上移动。滑块26设置在轨道25上(轨道25的下部)，构成为能在相对于z轴方向正交的y轴方向(y1方向和y2方向)上移动。

力觉传感器p具有大致圆柱状的形状，固定于滑块26的下表面。力觉传感器p能使用wacho公司制造的静电电容型的6轴力传感器“wdf-6m200-3，额定负载：200n(fx、fy、fz)、3nm(mx、my、mz)”。轨道25在z轴方向上移动或者滑块26在y轴方向上移动，由此力觉传感器p能相对于支撑体6上的流体袋bs相对移动。

在验证用装置20中，将力觉传感器p视为(对力检测装置10施加力的)外部的物体。在力觉传感器p与流体袋bs的片状的构件4之间形成有接触面cs(图2)。上述的z轴方向与相对于力觉传感器p与流体袋bs之间的接触面cs的法线方向相当，上述的y轴方向与相对于接触面cs的切线方向相当。

通过使轨道25和滑块26移动来对流体袋bs施加法线方向和切线方向的力。此时，使用流体袋bs内的压力传感器s来检测流体袋bs的内压，并且使用力觉传感器p检测作用于接触面cs的接触力(包括法线方向的力和切线方向的力)。

具体地说，(1)：对流体袋bs赋予初始压力，开始后等待5[s]。(2)：接下来，通过轨道25的移动使力觉传感器p向z轴正方向移动，从而对流体袋bs施加力。(3)：在上述(2)的状态下，通过滑块26的移动使力觉传感器p向y轴正方向移动，从而对流体袋bs施加力(切线方向的力)。

图4示出在进行上述的(1)～(3)的动作的期间从流体袋bs内的压力传感器s得到的输出值即流体袋bs的内压的推移。图5示出在进行上述的(1)～(3)的动作的期间从力觉传感器p得到的输出值即作用于接触面cs的接触力fx、fy、fz的推移(均为多项式)。此外，图4、图5所示的数据实际上是通过人工操作进行(2)、(3)的动作时(使力觉传感器p和流体袋bs相对移动时)得到的结果。

如图4和图5所示，可知在开始对流体袋bs施加z轴正方向的力后的约5[s]起，力觉传感器p的z轴、y轴方向的输出值发生了变化(参照图5)。随之(参照图4)，压力传感器s的输出值也发生了变化，因此认为这是由于切线方向的力fy和法线方向的力fz使压力传感器s所在的流体袋bs变形，该流体袋bs的变形而导致流体袋bs的内压发生了变化。因此，根据图4和图5所示的结果可以认为，在力检测装置10的情况下，由于仅具备1个压力传感器s，因此实质上不可能将2个方向的力(切线方向的力fy和法线方向的力fz)都算出或推断出。

(验证实验2)

参照图6，使用与图2、图3所示的各装置同样的装置进行另一验证实验。在此，在具有可膨胀结构的流体袋bs(100mm×100mm)中，外力f、内部压力p、初始压力ps的关系给定为下式(a)。

f＝α(ps)p+β(ps)···(a)

在上述的式(a)中，α、β是由流体袋bs内的初始压力ps决定的函数。

压力传感器s使用欧姆龙株式会社公司制造的表压传感器“2smpp-02”。将该传感器通过管连接到100mm×100mm的流体袋bs。使用放大电路、a/d转换器取得流体袋bs的内压变化带来的输出电压值作为电压数据。

另外，用于计测外力的力觉传感器p使用的是leptrino公司制造的6轴力传感器“pfs080ya”。在此，在流体袋bs与力觉传感器p之间、流体袋bs与支撑体6之间分别配置有硅橡胶片，抑制及防止在它们之间发生滑动。

如图6所示，自5[s]起使力觉传感器p相对于施加了初始压力的流体袋bs向z轴正方向运动后将位置固定，从而将法线方向上的一定的力施加到流体袋bs。在该状态下，自10[s]起使力觉传感器p在y轴方向上水平运动，施加切线方向上的力。在本实验中施加的法线方向的力为9.8n，y轴方向的位移为±10mm。

如图6所示，可知关于z轴方向，上述的式(a)的值、即基于f(bs)：流体袋bs的内压的算出值(换算值)表现出与力觉传感器p的z轴方向的输出值相近的波形。另一方面，关于y轴方向，基于f(bs)：流体袋bs的内压的算出值(换算值)与力觉传感器p的y轴方向的输出值不具有相关性，切线方向上的力未能计测出来。因此根据图6所示的结果也可以认为，在力检测装置10的情况下，由于仅具备1个压力传感器s，因此实质上不可能将2个方向的力(切线方向的力fy和法线方向的力fz)都算出或推断出。

[实施方式]

以下，参照附图对实施方式进行说明。对相同的部件和相当的部件标注相同的附图标记，有时会不再反复进行重复的说明。

[实施方式1]

(力检测装置11)

参照图7～图9说明实施方式1中的力检测装置11。图7是示出力检测装置11的俯视图，图8是示出力检测装置11中具备的流体袋bs、b1、b2的立体图，图9是示出力检测装置11等的截面图。在图9中，除了力检测装置11以外，还图示出了用于验证力检测装置11的性能的验证用装置20。

如图7～图9所示，力检测装置11具备控制部1、流体袋bs、b1、b2、支撑体6(图7、图9)以及压力传感器s1、s2。虽然详细构成在后面说明，但流体袋bs相当于“接触部”，流体袋b1相当于“第1流体收纳部”，流体袋b2相当于“第2流体收纳部”。压力传感器s1、s2相对应“检测第1流体收纳部的内压和第2流体收纳部的内压的检测部”。

(控制部1·运算部c)

控制部1(图7、图9)包含运算部c，例如，通过接受来自外部的输入信号，从而控制压力调整器(未图示)的动作，或者将由运算部c算出的值显示于显示部(未图示)。控制部1和显示部(未图示)能由微型计算机、pc等构成。

(流体袋bs、b1、b2)

流体袋bs、b1、b2具有与上述的参考技术中的流体袋bs同样的构成。流体袋bs、b1、b2各自是通过将片状的构件4、5相互贴合而构成的。片状的构件4、5具有100mm×100mm的相同的大小和形状，材质为聚乙烯等塑料。

片状的构件4、5各自具有主表面部m和位于主表面部m的外周的外周缘部n。流体袋bs、b1、b2各自通过将片状的构件4、5的外周缘部n彼此接合而形成为袋状。在流体袋bs、b1、b2的内部分别形成有封闭的空间ts、t1、t2(图9)，利用压力调整器向空间ts、t1、t2内填充流体(典型地为空气等气体)。

流体袋b1、b2在y轴方向上相互相邻配置。流体袋b1、b2以使各自的片状的构件5与支撑体6接触的方式配置在支撑体6上。支撑体6例如是构成可膨胀机器人的骨格的结构构件。为了在流体袋b1、b2(片状的构件4)受到外力时流体袋b1、b2(片状的构件5)不致在支撑体6的表面上滑动，可以在流体袋b1、b2(片状的构件5)与支撑体6之间设有硅片、粘接剂等。

在流体袋b1、b2(片状的构件5)与支撑体6之间的摩擦力足够大的情况下、或者流体袋b1、b2的位置被任意的固定手段固定从而即使流体袋b1、b2(片状的构件4)受到外力也不会使流体袋b1、b2(片状的构件5)在支撑体6的表面上滑动的情况下，也能构成为在它们之间不设有硅片、粘接剂等。

流体袋b1中的位于y轴负方向(y轴方向的负侧)的外周缘部n与流体袋b2中的位于y轴正方向(y轴方向的正侧)的外周缘部n通过熔接、粘接剂等的接合手段相互接合。在它们之间形成有具有按直线状延伸的形状的接合部w12。

图8、图9所示的接合部w12位于片状的构件4、5的y轴方向上的端部彼此之间。实际上，接合部w12能通过使流体袋b1、b2的外周缘部n的一部分彼此在z轴方向上重叠，并将它们彼此接合而容易地形成。

如上所述，流体袋b1相当于“第1流体收纳部”，流体袋b2相当于“第2流体收纳部”。本实施方式中的第1流体收纳部和第2流体收纳部分别由相互独立的2个流体袋b1、b2构成。流体袋b1、b2相互接合，在y轴方向上相互相邻配置。如参照图19在后面说明的那样，第1流体收纳部、第2流体收纳部也能通过将1个或1个以上的流体袋的内部空间分隔来相互相邻地构成(参照图19)。

流体袋bs配置在流体袋b1、b2与支撑体6接触的一侧的相反侧(换言之，是从流体袋b1、b2看来与支撑体6所处的一侧相反的一侧)，与流体袋b1、b2这两者相邻设置。流体袋bs以使流体袋bs的片状的构件5与流体袋b1、b2的片状的构件4、4接触的方式配置在流体袋b1、b2上。如上所述，流体袋bs相当于“接触部”。

构成接触部的流体袋bs的外周缘部n的一部分，具体地说是外周缘部n中的位于y轴正方向(y轴方向的正侧)的一部分与构成流体袋b1的片状的构件4的主表面部m的一部分通过熔接、粘接剂等接合手段相互接合。在它们之间形成有具有按直线状延伸的形状的接合部w1。

构成接触部的流体袋bs的外周缘部n的一部分，具体地说是外周缘部n中的位于y轴负方向(y轴方向的负侧)的一部分与构成流体袋b2的片状的构件4的主表面部m的一部分通过熔接、粘接剂等接合手段相互接合。在它们之间形成有具有按直线状延伸的形状的接合部w2。

在本实施方式中，作为接触部的流体袋bs包括与流体袋b1、b2独立的1个流体袋bs。流体袋bs接合到流体袋b1、b2，与流体袋b1、b2相邻配置。如参照图19在后面说明的那样，接触部也能通过将1个或者1个以上的流体袋的内部空间分隔来与第1和第2流体收纳部相邻地构成(参照图19)。

如上所述，流体袋bs相当于“接触部”。本实施方式中的接触部包括在内部收纳有流体的流体袋bs。如参照图19、图20、22在后面说明的那样，接触部也可以不必一定由流体袋bs构成。接触部例如也可以由板状的构件构成。

(压力传感器s1、s2)

压力传感器s1、s2分别收纳于流体袋b1、b2内。压力传感器s1、s2分别检测流体袋b1、b2(空间t1、t2)的内压。压力传感器s1、s2能使用欧姆龙株式会社制造的绝对压力传感器“2smpb-01(压力测定范围：30kpa～110kpa)”。

压力传感器s1、s2配置在流体袋b1、b2的内部，与压力调整器独立地构成。压力传感器s1、s2只要能检测流体袋b1、b2(空间t1、t2)的内压即可，可以配置在流体袋b1、b2的外部，也可以作为压力调整器的功能的一部分而组装到压力调整器中。

如上所述，压力传感器s1、s2相当于“检测第1流体收纳部(在此为流体袋b1)的内压和第2流体收纳部(在此为流体袋b2)的内压的检测部”。在本实施方式中，为了检测流体袋b1、b2的内压而使用了相互独立的合计2个压力传感器s1、s2，但是也可以用能检测流体袋b1、b2的内压的1个压力传感器来构成上述的“检测部”。

(运算部c)

如上所述，在流体袋b1、b2之间形成有接合部w12，在流体袋bs、b1之间形成有接合部w1，在流体袋bs、b2之间形成有接合部w2，由此流体袋bs、b1、b2被相互约束。在从物体对流体袋bs(接触部)施加了外力时，从物体施加到流体袋bs(接触部)的外力会通过流体袋bs(接触部)赋予到流体袋b1(第1流体收纳部)和流体袋b2(第2流体收纳部)这两者。在由于从流体袋bs的上部施加y轴方向的力而产生了剪切力时，流体袋bs、b1间的接触力(剪切力)和流体袋bs、b2间的接触力(剪切力)中的一方变大而另一方变小，在流体袋b1、b2中产生内压的差。

控制部1中具备的运算部c从检测部(压力传感器s1、s2)取得与流体袋b1的内压和流体袋b2的内压有关的信息，在从物体对接触部(流体袋bs)施加了外力时，算出在切线方向上作用于物体与接触部之间的接触面cs的力。具体的算出方法如下。

(运算方法)

参照图10，如在上述的式(a)[f＝α(ps)p+β(ps)]的说明中所述，当调整流体袋b1的内压使其具有任意的初始压力，并在该状态下对流体袋b1沿着袋膨胀方向施加负载时，施加于流体袋b1的负载与流体袋b1的内压表现出线性的关系。该关系在任意的初始压力中成立(例如图10中所示的线l1～l6)，这对流体袋b2也同样。

在本实施方式中，设流体袋bs与力觉传感器p之间的接触面cs的法线方向的力为fn，设相对于接触面cs的切线方向的力为ft。设流体袋b1、b2的内压分别为p1、p2，设流体袋b1、b2的初始压力分别为ps1、ps2，则下述的式(b)、(c)成立。

fn＝{α(ps1)p1+β(ps1)}+{α(ps2)p2+β(ps2)}···(b)

ft＝{α(ps1)p1+β(ps1)}－{α(ps2)p2+β(ps2)}···(c)

在上述的式(b)、(c)中，α、β是由流体袋b1、b2内的初始压力ps1、ps2决定的函数，能通过进行预备实验等而准备。

即，基于流体袋b1的内压与流体袋b2的内压之间的和，能算出对接触面cs在法线方向上作用的力。基于流体袋b1的内压与流体袋b2的内压之间的差，能算出对接触面cs在切线方向上作用的力。

力检测装置11中具备的控制部1的运算部c至少通过利用上述的式(c)，而基于流体袋b1的内压与流体袋b2的内压之间的差，算出在切线方向上作用于接触面cs的力。作为优选方式，运算部c不限于算出切线方向的力，并通过利用上述的式(b)，基于流体袋b1的内压与流体袋b2的内压之间的和，算出在法线方向上作用于接触面cs的力。

(验证实验1)

说明用于验证如上构成的力检测装置11的性能的实验。在实验中使用的验证用装置20(图9)具备与上述参考技术的情况同样的构成。此外，收纳于流体袋bs内的压力传感器s在此为验证用装置20的构成要素，不包含在力检测装置11的构成要素中。

通过使轨道25和滑块26移动来对流体袋bs施加法线方向和切线方向的力。此时，使用流体袋bs内的压力传感器s检测流体袋bs的内压，并且使用流体袋b1内的压力传感器s1检测流体袋b1的内压，并且使用流体袋b2内的压力传感器s2检测流体袋b2的内压，并且使用力觉传感器p检测作用于接触面cs的接触力(包括法线方向的力和切线方向的力)。

具体地说，(1)：在对流体袋bs、b1、b2施加初始压力而经过少许时间后，使保持力觉传感器p和滑块26的轨道25向z轴正方向运动，并固定为向流体袋bs施加一定的力的状态。(2)：接下来，在上述(1)的状态下经过一定时间后，通过轨道25的移动使力觉传感器p向y轴正方向(y1方向)运动到1cm的位置。(3)：接下来，在上述(2)的状态下经过一定时间后，通过轨道25的移动使力觉传感器p向y轴负方向(y2方向)运动到1cm的位置。

图11是关于实施方式的验证实验1的z轴方向，示出在进行上述的(1)～(3)的动作的期间得到的时间与力的关系的坐标图。fz是在进行上述的(1)～(3)的动作的期间从力觉传感器p得到的z轴方向的输出值，rf(b1、b2)是基于流体袋b1、b2的内压之和(上述式(b))的算出值，f(bs)是基于流体袋bs的内压(压力传感器s的检测值)的算出值。如图11所示，可知在z轴方向上，基于流体袋b1、b2的内压之和的算出值表现出与力觉传感器p的z轴方向的输出值相近的波形。

图12是关于实施方式的验证实验1的y轴方向，示出在进行上述的(1)～(3)的动作的期间得到的时间与力的关系的坐标图。fy是在进行上述的(1)～(3)的动作的期间从力觉传感器p得到的y轴方向的输出值，df(b1、b2)是基于流体袋b1、b2的内压的差(上述式(c))的算出值。如图12所示，可知在y轴方向上，基于流体袋b1、b2的内压之差的算出值表现出与力觉传感器p的y轴方向的输出值相近的波形。

(验证实验2)

如图12所示，关于y轴方向，在基于流体袋b1、b2的内压之差的算出值与力觉传感器p的输出值之间产生了一定程度的偏差。例如，在从约65[s]起力觉传感器p的输出值(fy)为零，而在df(b1、b2)中则表现出约-4[n]。

推测在y轴方向上产生上述偏差的原因是，在使力觉传感器p在y轴方向上运动时，在力觉传感器p与流体袋bs之间发生了滑动，因此在流体袋bs的上表面(形成接触面cs的面)贴上双面胶带，在不发生滑动的状态下进行与先前相同的实验。图13和图14示出其结果。

图13是关于实施方式的验证实验2的z轴方向，示出在进行上述的(1)～(3)的动作的期间得到的时间与力的关系的坐标图。如

图13所示，可知在z轴方向上，基于流体袋b1、b2的内压之和的算出值表现出与力觉传感器p的z轴方向的输出值相近的波形。

图14是关于实施方式的验证实验2的y轴方向，示出在进行上述的(1)～(3)的动作的期间得到的时间与力的关系的坐标图。如图14所示，可知在y轴方向上，基于流体袋b1、b2的内压之差的算出值也表现出与力觉传感器p的y轴方向的输出值相近的波形。

通过消除滑动，图14的情况与图12的情况相比，y轴方向上的稳态偏差变小。因此，可知优选将流体袋bs构成为，构成接触面cs的流体袋bs(接触体)的表面具有相对于接触的对象物(物体)尽可能难以滑动的特征。

(验证实验3)

验证流体袋b1、b2、bs的接合部位会对力检测结果造成何种影响。

在上述的实施方式1中，流体袋bs的外周缘部n中的位于y轴正方向的一部分与流体袋b1(片状的构件4)的主表面部m的一部分相互接合，在它们之间形成有具有按直线状延伸的形状的接合部w1。同样，流体袋bs的外周缘部n中的位于y轴负方向的一部分与流体袋b2(片状的构件4)的主表面部m的一部分相互接合，在它们之间形成有具有按直线状延伸的形状的接合部w2。即，流体袋bs的y方向上的两端部分分别接合到流体袋b1、b2的中央部分。

在该构成(以下，也称为两端固定)中，将流体袋b1、b2的初始压力分别设定为5.26kpa、5.74kpa，进行与上述同样的验证实验。即，从5[s]起通过力觉传感器p对接触面cs施加法线方向的力(9.8n)，从13[s]起对接触面cs施加切线方向的力(移动量±10mm)。图15和图16示出其实验结果。

另一方面，在另一构成(以下，也称为中央固定)中，流体袋bs的主表面部m的中央部分接合到流体袋b1与流体袋b2相互接合的部分(接合部w12)。在这种构成中，将流体袋b1、b2的初始压力分别设定为5.04kpa、5.28kpa，进行与上述同样的验证实验。即，从5[s]起通过力觉传感器p对接触面cs施加法线方向的力(9.8n)，从13[s]起对接触面cs施加切线方向的力(移动量±10mm)。图17和图18示出了其实验结果。

对图15～图18进行比较可知，与中央固定相比，在两端固定时，基于内压的算出值成为与力觉传感器p的输出值相近的波形。认为这是由于在两端固定的情况下，与中央固定的情况相比，扭曲和错位的影响小，特别是在赋予法线方向的力时，流体袋bs对流体袋b1、b2的接触不易发生偏离(参照图16、图18)。因此，为了得到更高的检测精度，可以说有时优选采用两端固定而非中央固定。

[实施方式2]

(力检测装置12)

图19是示出实施方式2中的力检测装置12的截面图。图19对应于实施方式1中的图9。

如在实施方式1的说明中也提及的那样，“接触部”、“第1流体收纳部”和“第2流体收纳部”也能通过将1个或1个以上的流体袋的内部空间分隔来相互相邻地构成。如图19所示，在力检测装置12中，使用了比实施方式1的情况大的片状的构件4、5。在它们的内侧配置片状的构件4a、5a，由此与实施方式1的情况大致同样地形成3个空间ts、t1、t2。

在本实施方式中，片状的构件4、4a中的划分出空间ts的部分相当于“接触部”，片状的构件4、4a、5、5a中的划分出空间t1的部分相当于“第1流体收纳部”，片状的构件4、4a、5、5a中的划分出空间t2的部分相当于“第2流体收纳部”。根据该构成，与实施方式1的情况大致同样，也能检测在切线方向上作用于接触面cs的力。

[实施方式3]

(力检测装置13)

图20是示出实施方式3中的力检测装置13的截面图。图20对应于实施方式1中的图9。

如实施方式1的说明中也提及的那样，“接触部”也可以不必一定由流体袋bs构成。实施方式3中的接触部由具有平板状的形状的板状构件7构成。板状构件7的表面7a和里面7b均具有平坦的平面形状，板状构件7的里面7b粘接到流体袋b1、b2各自的片状的构件4。

在具有如上构成的力检测装置13中，将流体袋b1、b2的初始压力分别设定为5.72kpa、5.52kpa，进行与上述同样的验证实验。即，自5[s]起通过力觉传感器p对接触面cs施加法线方向的力(9.8n)，自13[s]起对接触面cs施加切线方向的力(移动量±10mm)。图21示出其实验结果。

如图21所示，可知关于法线方向(z轴方向)，基于流体袋b1、b2的内压之和的算出值(上述式(b))表现出与力觉传感器p的z轴方向的输出值相近的波形。关于法线方向(y轴方向)，未能得到比实施方式1、图15所示的结果高的精度，但是基于流体袋b1、b2的内压之差的算出值(上述式(c))表现出与力觉传感器p的y轴方向的输出值具有某种程度的相关性的波形。因此，为了得到更高的检测精度，可以说优选采用流体袋bs作为接触部而非采用板状构件7。

[实施方式4]

(力检测装置14)

图22是示出方式4中的力检测装置14的面图。图22对应于实施方式1中的图9。

在接触部采用如实施方式3中说明的板状构件7的情况下，也可以将板状构件7的里面7b形成为向流体袋b1、b2的侧凸起的弯曲面形状。根据该构成，在产生了切线方向的力时，由于具有弯曲面形状的里面7b而有时容易产生流体袋b1、b2的内压差，能期待力检测精度提高。

(验证实验4)

将构成流体袋bs、b1、b2的构件的材料变更为橡胶(橡胶气球)而非聚乙烯，验证压力与力的关系。图23是示出初始压力设定为7.5kpa时的压力与力的关系的坐标图。图24是示出初始压力设定为3.0kpa时的压力与力的关系的坐标图。

根据图23和图24所示的结果，在构成流体袋bs、b1、b2的构件为柔软材料(例如橡胶)的情况下，当提高流体袋的内压时流体袋(气球)会膨胀，难以维持高的压力状态。因此，为了在流体袋bs、b1、b2的内压间形成足够的差，可以说硬质的聚乙烯比柔软的橡胶更合适。

另外，在构成流体袋bs、b1、b2的构件是柔软材料(例如橡胶)的情况下，收缩力和内部压力难以取得相互平衡。因此，为了将流体袋bs、b1、b2的内压设定为目标压力并将该压力值暂时保持在一定范围内来提高鲁棒性等，可以说硬质的聚乙烯比柔软的橡胶更合适。

另外，在构成流体袋bs、b1、b2的构件是柔软材料(例如橡胶)的情况下，在流体袋膨胀时流体袋的厚度会变薄，从而内压的变化容易产生差别。因此，为了抑制流体袋bs、b1、b2的内压的变化产生差别而谋求提高检测精度，可以说硬质的聚乙烯比柔软的橡胶更合适。

[实施方式5]

(力检测装置15)

参照图25～图29说明实施方式5中的力检测装置15。图25是示出力检测装置15的俯视图。图26是示出力检测装置15等的截面图，表示图25中的xxvi-xxvi线的位置处的向视截面。在图26中，除了力检测装置15以外，还图示出了用于验证力检测装置15的性能的验证用装置20。

如图25、26所示，力检测装置15具备控制部1、流体袋bs、b1、b2、b3、b4、支撑体6以及压力传感器s1、s2、s3、s4。流体袋bs相当于“接触部”，流体袋b1相当于“第1流体收纳部”，流体袋b2相当于“第2流体收纳部”，流体袋b3相当于“第3流体收纳部”，流体袋b4相当于“第4流体收纳部”。压力传感器s1、s2，s3，s4相当于“检测第1流体收纳部的内压、第2流体收纳部的内压、第3流体收纳部的内压和第4流体收纳部的内压的检测部”。

(流体袋b1、b2、b3、b4、bs)

流体袋b1、b2、b3、b4具有与上述的各实施方式中的流体袋bs、b1、b2同样的构成。另一方面，流体袋bs在俯视时具有八边形的形状，具有比流体袋b1、b2、b3、b4大一些的表面积。

流体袋b1、b4在y轴方向上相互相邻配置，流体袋b2、b3也在y轴方向上相互相邻配置。另一方面，流体袋b1、b2在x轴方向上相互相邻配置，流体袋b3、b4也在x轴方向上相互相邻配置。

流体袋b1、b2、b3、b4的外周缘部n彼此通过熔接、粘接剂等接合手段相互接合。在它们之间形成有具有按直线状延伸的形状的接合部w12、w23、w34、w41。与上述的实施方式2的情况同样，第1流体收纳部～第4流体收纳部和接触部也能通过将1个或1个以上的流体袋的内部空间分隔来相互相邻地构成。

流体袋bs配置在流体袋b1、b2、b3、b4与支撑体6接触的一侧的相反侧，与流体袋b1、b2、b3、b4的全部相邻设置。与上述实施方式3的情况同样，接触部也能由板状构件7构成。

构成接触部的流体袋bs的外周缘部n的一部分，具体地说是外周缘部n中的4个角部k与构成流体袋b1、b2、b3、b4的片状的构件4的主表面部m的一部分通过熔接、粘接剂等接合手段相互接合。在它们之间分别形成有具有按直线状延伸的形状的接合部w1、w2、w3、w4。

(压力传感器s1、s2、s3、s4)

压力传感器s1、s2、s3、s4分别收纳于流体袋b1、b2、b3、b4内。压力传感器s1、s2、s3、s4分别检测流体袋b1、b2、b3、b4(空间t1、t2、t3(未图示)、t4)的内压。压力传感器s1、s2、s3、s4能使用欧姆龙株式会社制造的绝对压力传感器“2smpb-01(压力测定范围：30kpa～110kpa)”。

(运算部c)

由于接合部w1、w2、w3、w4、w12、w23、w34、w41的形成，从而流体袋bs、b1、b2、b3、b4被相互约束。在从物体对流体袋bs(接触部)施加了外力时，从物体施加到流体袋bs(接触部)的外力会通过流体袋bs(接触部)赋予到流体袋b1～b4(第1流体收纳部～第4流体收纳部)的全部。

在由于从流体袋bs的上部施加y轴方向的力而产生了剪切力时，流体袋bs、b1之间的接触力(剪切力)和流体袋bs、b4之间的接触力(剪切力)中的一方变大而另一方变小，在流体袋b1、b4中产生内压的差。或者，在由于从流体袋bs的上部施加y轴方向的力而产生了剪切力时，流体袋bs、b2之间的接触力(剪切力)和流体袋bs、b3之间的接触力(剪切力)中的一方变大而另一方变小，在流体袋b2、b3中产生内压的差。

在由于从流体袋bs的上部施加x轴方向的力而产生了剪切力时，流体袋bs、b1之间的接触力(剪切力)和流体袋bs、b2之间的接触力(剪切力)中的一方变大而另一方变小，在流体袋b1、b2中产生内压的差。或者，在由于从流体袋bs的上部施加x轴方向的力而产生了剪切力时，流体袋bs、b3之间的接触力(剪切力)和流体袋bs、b4之间的接触力(剪切力)中的一方变大而另一方变小，在流体袋b3、b4中产生内压的差。

控制部1中具备的运算部c从检测部(压力传感器s1～s4)取得与流体袋b1～b4的内压有关的信息，在从物体对接触部(流体袋bs)施加了外力时，算出在切线方向(x轴方向和y轴方向)上作用于物体与接触部之间的接触面cs的力。

即，在如力检测装置15这样的具有流体袋bs和4个流体袋b1～b4的构成中，能利用流体袋b1～b4各自的内压p1～p4，通过下式(d)、(e)、(f)得到x、y、z轴方向各自的力fx、fy、fz。

fx：(p1+p4)－(p2+p3)···(d)

fy：(p1+p2)－(p3+p4)···(e)

fz：p1+p2+p3+p4···(f)

在上述式(d)中，(p1+p4)相当于“第1内压”，(p2+p3)相当于“第2内压”。在上述式(e)中，(p1+p2)相当于“第1内压”，(p3+p4)相当于“第2内压”。在从物体对接触部(流体袋bs)施加了外力时，运算部c基于第1内压与第2内压之间的差算出在切线方向上作用于接触面cs的力。

(验证实验5)

说明用于验证如上构成的力检测装置15的性能的实验。在实验中使用的验证用装置20(图26)具备与上述各实施方式的情况同样的构成。此外，在流体袋bs与力觉传感器p之间配置硅片来防滑，在流体袋b1～b4与支撑体6之间也配置硅片来防滑。

图27是关于实施方式的验证实验5的x轴方向，示出在进行规定动作的期间得到的时间与力的关系的坐标图。fx是在进行规定动作的期间从力觉传感器p得到的x轴方向的输出值，df(b1、b4-b2、b3)是基于((流体袋b1、b4的内压之和)－(流体袋b2、b3的内压之和))的算出值。如图27所示，可知在x轴方向上，基于((流体袋b1、b4的内压之和)－(流体袋b2、b3的内压之和))的算出值表现出与力觉传感器p的x轴方向的输出值相近的波形。

图28是关于实施方式的验证实验5的y轴方向，示出在进行规定动作的期间得到的时间与力的关系的坐标图。fy是在进行规定动作的期间，从力觉传感器p得到的y轴方向的输出值，df(b1、b2-b3、b4)是基于((流体袋b1、b2的内压之和)－(流体袋b3、b4的内压之和))的算出值。如图28所示，可知在y轴方向上，基于((流体袋b1、b2的内压之和)－(流体袋b3、b4的内压之和))的算出值也表现出与力觉传感器p的y轴方向的输出值相近的波形。

图29是关于实施方式的验证实验5的z轴方向，示出在进行规定动作的期间得到的时间与力的关系的坐标图。fz是在进行规定动作的期间从力觉传感器p得到的z轴方向的输出值，rf(b1、b2、b3、b4)是基于(流体袋b1、b2、b3、b4)的算出值。如图29所示，可知在z轴方向上，基于(流体袋b1、b2、b3、b4)的算出值表现出与力觉传感器p的z轴方向的输出值相近的波形。

(验证实验6)

在上述各实施方式和验证实验中使用的流体袋b1(第1流体收纳部)和流体袋b2(第2流体收纳部)各自通过将2张片状的构件4、5的外周缘部彼此相互贴合而构成为袋状。片状的构件4、5具有100mm×100mm的相同的大小和形状，材质为聚乙烯等塑料。在使流体袋b1、b2收缩的状态下分别俯视这些流体袋的情况下，流体袋b1、b2具有正方形的外形形状(参照图7)。

在上述的实施方式5中使用的流体袋b1(第1流体收纳部)、流体袋b2(第2流体收纳部)、流体袋b3(第3流体收纳部)和流体袋b4(第4流体收纳部)也同样，在分别使这些流体袋b1～b4收缩的状态下分别俯视这些流体袋的情况下，流体袋b1～b4各自具有正方形的外形形状(参照图25)。

参照图30，认为在对成为力检测装置的主体部的流体袋进行制作时，流体袋的袋形状会对传感器特性造成大的影响。特别是，料想形状、尺寸这样的参数会对给流体袋加压时的流体袋的收缩量、流体袋中产生的褶皱(流体袋的外周部的压曲(buckling))的程度等造成影响，致使传感器特性发生变化。

在验证实验6中，根据流体袋的内部压力与赋予到流体袋的外力的关系，验证流体袋的外形形状会对作为流体袋传感器的特性带来何种影响。在该实验中使用的流体袋的俯视时的外形形状为长方形(图31)、正三角形(图32)、正方形(图33)以及正五边形(图34)。这些流体袋均由聚乙烯材料(lepe)制作，流体袋的初始压力设定为20[kpa]，各种数据的采样周期设定为5.0[ms]。

这些流体袋的底边长度l[mm]和高度h[mm]如图30所示。各流体袋的长度l和高度h的值设定为使得具有各外形形状的流体袋的表面积大致相同。

参照图31～图34，使用热熔接将非伸缩性的片加工为袋形状。在对得到的流体袋进行了加压的情况下(在此为20kpa)，流体袋的中心部膨胀，流体袋的厚度t[mm]变大。随之，设于流体袋的周围的熔接部被拉向内侧(参照图31～图34中的虚线)。

对正三角形(图32)、正方形(图33)和正五边形(图34)进行比较，可知随着流体袋的角数增加，各边产生的褶皱(压曲)变深，厚度t增大(图30)。而在长方形(图31)的情况下，如图31所示主要会在长方形的短边产生褶皱，在长方形的长边几乎不产生褶皱。即，可知会根据袋形状而在熔接部的收缩量和褶皱的深度上产生区别。为了确认对这些外形形状不同的流体袋施加了外力时对内部压力的变化带来的影响，进行了如下计测实验。

图35是示出流体袋的主表面部的位移量与流体袋的内部压力的变化的关系的图。基于位移量与压力变化的关系可知，具有长方形的外形形状的流体袋与其它流体袋相比，针对位移量的变化会以高灵敏度产生压力变化。

图36是示出赋予到流体袋的主表面部的外力与流体袋的内部压力的变化的关系的图。基于外力与压力变化的关系可知，具有长方形的外形形状的流体袋与其它流体袋相比，针对外力的变化会以低灵敏度产生压力变化。

图37是示出流体袋的主表面部的位移量与赋予到流体袋的主表面部的外力的关系的图。如图37所示，在对正三角形、正方形、正五边形的结果进行比较的情况下，可知角数越多则刚性越小(即，角数越多，以小的力的输入会使流体袋的主表面部发生更大的位移)。

如上所述，角数越多则褶皱越深。角数多的流体袋会随着褶皱变深，而相应地更容易在对流体袋进行了加压时发生向水平方向膨胀这样的变形(褶皱复原为无褶皱的状态的变形)。因此认为在角数多的流体袋中，即使施加了外力，外力也会被褶皱的复原变形抵消，在流体袋的内部产生的实际的体积变化小，随之压力变化也会变小(图35)。

另一方面，在长方形的情况下，褶皱主要发生在流体袋的短边，在流体袋的长边几乎不发生(参照图31参照)。因此，在对流体袋施加了外力时，长方形的流体袋几乎不向水平方向膨胀，与其它多边形相比压力变化大。而且长方形的流体袋与其它多边形相比具有在长边方向上延伸得长的部分，因此从施加外力的初始时点起接触面积就变大。因此，可知刚性会变大(即，在输入了相同的外力时流体袋的主表面部会发生更小的位移)。

将以上的结果汇总考察，认为在想使传感器表面具有高的刚性的情况下，长方形的流体袋与其它流体袋更合适。例如在将力检测装置用作按摩机等的情况下，有时能利用高的刚性。此外，按摩器也可以利用低的刚性。另一方面，将正多边形的流体袋与长方形的流体袋相比，可知在初始体积相同的情况下，正多边形在力的分辨率方面更优秀。另外，可知在正三角形、正方形、正五边形之间，几乎看不出力的分辨率的差。

在以力的分辨率为优先的情况下，可知正多边形的流体袋比长方形更好。另外，考虑到制作上的方便等，认为在正多边形之中，正方形尤其容易管理。

如上所述，角数多的流体袋会随着褶皱变深而相应地更容易在对流体袋进行了加压时发生向水平方向膨胀这样的变形(褶皱复原为无褶皱的状态的变形)。为了抑制或者防止在流体袋的外周部产生褶皱，也可以在2张片状的构件4、5的外周缘部彼此接合的部分设有用于提高该部分的刚性的加强部。

作为加强部，例如可以是在2张片状的构件4、5的外周缘部涂敷环氧树脂等其它的树脂(例如粘接剂)，利用固化的环氧树脂(加强部)提高该外周缘部的刚性。作为加强部，也可以是使用夹紧流体袋的外周缘部的具有框状形状的夹紧构件。为了将流体袋的外周缘部加固而将框状的夹紧构件装配于流体袋，由此，流体袋的外周缘部的刚性提高，能抑制及防止褶皱的发生。

作为加强部，即使是将2张片状的构件4、5的外周缘部向内侧折回，也能使流体袋的外周缘部的刚性变高，能抑制及防止褶皱的发生。从抑制及防止褶皱发生的观点出发，也可以使构成流体袋的2张片状的构件4、5的厚度变厚，还可以将流体袋的初始压力设定为低的值。

以上说明了实施方式和各验证实验，但是上述公开内容的全部方面均为例示而非限制性的。本发明的技术范围由权利要求给出，希望包含在与权利要求等同的含义和范围内的全部的变更。

附图标记说明

1、21：控制部，2、22：显示部，3：压力调整器，4、4a、5、5a：片状的构件，6：支撑体，7：板状构件，7a：表面，7b：里面、10、11、12、13、14、15：力检测装置，20：验证用装置，23、24：支柱，25：轨道，26：滑块，b1：流体袋(第1流体收纳部)，b2：流体袋(第2流体收纳部)，b3：流体袋(第3流体收纳部)，b4：流体袋(第4流体收纳部)，bs：流体袋(接触部)，bp：接口，c：运算部，cs：接触面，d：长度，f：外力，fx、fy、fz：接触力(力)，k：角部，m：主表面部，n：外周缘部，p：力传感器，s、s1、s2、s3、s4：压力传感器(检测部)，t1、t2、t3，ts：空间，w：宽度，w1、w2、w3、w4、w12、w23、w34、w41：接合部。